用户区网络缓冲区

为什么要有用户层缓冲区

TCP内核协议栈，每个连接都有一个接收缓冲区和一个发送缓冲区，为啥用户层也要有：

1. 为啥要有接收缓冲区
   • 生产者速度大于消费者速度：客户端发送地太快，服务器处理不过来，需要先放到用户态缓冲区
   • TCP基于流，可能我接收到的数据部分只是一个包的一部分，需要等待下一个包到达才能处理
   • TCP基于流，需要进行粘包处理
2. 为啥要有发送缓冲区
   • 要发送的数据可能大于发送缓冲区剩余空间， n=send(fd,size),size-n就是需要置入缓冲区的数据

而对于UDP，其内核没有发送缓冲区，如果想实现udp可靠传输，也需要设计用户态发送缓冲区、序列号、确认号、超时重传机制等

其次，UDP虽然基于报文传输，没有粘包问题，但还是需要面临内核协议栈接收缓冲区满的问题，因此，也需要设计用户态的接收缓冲区

用户缓冲区设计

以接收缓冲区为例：

1. 定长缓冲区fixbuff：一个数组，当前部分的数据被取走后，后面的数据需要往前移动，很麻烦
2. 环形缓冲区ringbuff：逻辑上环形，其实也是一个数组，进行取余操作，当缓冲区满时，追加的数据填充到前端；可以将数组的长度设置为2^n，这样就可以将数组的取余运算转换为位运算
   • 有个缺点：数据分散问题，数据可能一部分在数组尾部，一部分在数组头部，需要accept两次
   • 假设是发送缓存区，分散的数据要分两次send到内核发送缓冲区，同样是两次系统调用
3. 链式缓冲区chainbuff：多个数组链接起来，缓冲区满了时在后面新增一个数组。（这样还是可能产生数据分散的问题，需要accept两次）

chainbuff

其实就是一个可伸缩的数组 =》 和dequeue有点像

off的作用就是记录真实数据的起始地址，因为一个数据包可能是由上一段的后半段和这一段的前半段构成的，读包的时候把前半段也读了 =》 减少数据移动

如果上一段读完了，就free掉buff，把first指针下移

=》 有自己的缓冲区后，就只要操纵自己的缓冲区，而不用操作io =》 怎么把内核态的的数据拷贝到用户态缓冲区呢？epoll监控到可读就拷贝吗？

缓冲区设置最大值，防止ddos攻击，为什么设置为16M，因为mysql是16M，redis更少

构建chaibuff，一个buff块：长度是1024的整数倍，内存分配快点， 比如我要申请2049B的内存，就得分配1024*2^n,其中n使得这个公式大于2049得最小整数

chaibuff的缺点：

协议一般有两种数据读取方式：固定长度读、特殊字符读。 int n=read(fd,buf,sz)

由于内存不连续的问题，可能造成多次io（一般也就是2次），写操作也是的

解决方法:

1. 新malloc一块大的缓冲区，将内核的数据先放到这个缓冲区里

2. linux内核：readv、writev => 将缓存区写入你传给我的不连续的内存